1811年，法國化學家蓋呂薩克和泰納爾發表了他們共同分析的一係列有機化合物的報告，指出糖、澱粉、木材中除含碳外，氫和氧的比例相當於水的組成，稱它們為碳水化合物。
大約在1835年，法國化學家帕揚、佩魯茲發表研究各種植物細胞壁組成的論說，分析確定其中含有一種碳水化合物，與澱粉同分異構，可以水解成簡單的糖，從法文“細胞”稱它為纖維素。
木材中含有大量纖維素和木質素。木質素不是碳水化合物，不能水解成單糖，是木材幹餾生成甲醇的來源，因為它的分子中含有甲氧基（CH_3O—）。帕揚在1842年創立分離纖維素與木質素的方法，硝酸溶解木質素，使與纖維素脫離；硫酸溶解纖維素，留下木質素。
但是碳水化合物這一名稱不能反映它們的結構特征。首先在碳水化合物分子中氫和氧並不是以水的形式存在，再者已經發現有些碳水化合物分子中氫與氧的比例並不都等於2：1，例如1879年，德國化學家哈姆柏格水解櫟樹中的櫟素得到鼠李糖（C_6H_12O_5）就是一例。有些等於2：1的，例如乙酸（C_2H_4O_2）、乳酸（C_3H_6O_3），從性質上不能屬於碳水化合物。即使如此，這個名稱還是保留下來了。我國化學家們曾創造“醣”代替它。現今一些化學教材中多用“糖”字，把它們分為單糖、二糖和多糖。單糖和二糖又合稱糖類，多糖就稱為多糖類。
多糖中的澱粉【（C_6H_10O_5）_n】在自然界中分布很廣，穀類和豆類的種子中含澱粉最多，是人們自古以來主要的食物，人們早已認識它。
1811年，俄國彼得堡宮廷德國藥劑師C.S.基爾霍夫發現將澱粉糊與稀硫酸共同加熱後轉變成葡萄汁中存在的糖。之後在1819年，法國化學家布拉康諾將纖維素與硫酸共同蒸煮，也得到葡萄汁中存在的糖。這就揭開了澱粉和纖維素組成的秘密，也成為今天利用澱粉、含纖維素的木屑、刨花製取葡萄糖的啟示。
1833年，佩魯茲發現澱粉受稀硫酸作用後不僅生成葡萄糖，還生成一種膠，稱它為“糊精”。
澱粉在稀硫酸作用下發生水解，生成一係列產物，首先是糊精，然後經麥芽糖，最後得到葡萄糖。
糊精是比澱粉分子小的多糖，能溶解於水成為膠體溶液，多用作漿糊。
多糖中還有動物澱粉，是法國生理學家貝拉德在1857年從肝中發現的，稱它為“糖的產生者”、“糖原”。它與澱粉不同，較易溶於熱水，不形成黏稠溶液。它主要存在於肝髒中。它的作用是儲備碳水化合物，並在需要時能分解成單糖。在正常情況下，由於這些物質的相互作用，使我們血液中的糖量保持穩定狀態。
二糖中主要是蔗糖、麥芽糖和乳糖。
據西班牙殖民者們的記述，古代墨西哥印第安人用玉米莖和龍舌蘭製糖，北美印第安人用楓樹汁液熬糖。利用甘蔗製糖可能是印度人的創造。公元前300年印度東部地區開始用甘蔗製糖。甘蔗原產於新幾內亞，長期以來當地居民僅用來咀嚼食用，後來傳到印度。7世紀中國朝廷派人去印度學習製糖方法。他們同國後在揚州開始製糖。8世紀阿拉伯人把蔗糖傳入歐洲各國。
1747年法國化學家馬格拉夫在甜菜中發現蔗糖。他的學生阿查德從1786年開始經營工業生產甜菜糖。1799年，他將從甜菜汁中製成的一個圓錐形蔗糖塊送給普魯士皇帝威廉三世並得到資金幫助，於1802年開始建廠生產。
1833年，法國巴黎商學院工業化學教授、製糖商人杜布倫福發現，蔗糖經酸水解作用後生成葡萄糖和果糖，被稱為轉化糖，比原來的蔗糖甜，供製造綿白糖、藥物、啤酒、糖果、糕點等用。這為人們認識蔗糖的組成打開了途徑。
後來發現，蜂蜜是轉化糖，蜜蜂自花中采集的花蜜主要含蔗糖，其中含有轉化酶，可以水解蔗糖。但蜂蜜並不是純轉化糖，除葡萄糖和果糖外，還含有一些蔗糖。
在我國古代叫作飴和餳的就是以麥芽糖為主的甜味食品，至今麥芽糖在我國仍稱為飴糖。我們把米飯放進嘴裏細細咀嚼會愈嚼愈甜，就是米飯中的澱粉受到唾液中的唾液澱粉酶的作用轉變成麥芽糖的緣故。我國古代人知道從含澱粉的糧食中用麥芽製造麥芽糖至少始於公元前1000年左右。麥芽中含有澱粉糖化酶，能使澱粉轉變成葡萄糖。帕揚和佩魯茲在1833年從麥芽中分離出這一種酶。
麥芽糖經酸水解，隻得到葡萄糖。麥芽糖在人體內容易消化成葡萄糖。市售的麥精魚肝油中大部分是麥芽糖。
乳糖存在於哺乳動物和人的乳汁中，人乳汁中含乳糖50%—7%，牛乳中含4%—5%。
1856年，巴斯德水解牛乳中的糖獲得一種糖，稱它為乳糖。1860年，法國化學家貝特洛研究確定，巴斯德水解牛乳中的糖得到的是半乳糖，牛乳中的糖是乳糖。半乳糖是一種單糖，是乳糖水解的產物。乳糖水解的產物不同於蔗糖、麥芽糖，是半乳糖和葡萄糖。